CN102446403A - 基于td-lte无线宽带的新型用电信息采集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于TD-LTE无线宽带的新型用电信息采集系统，包括电力通信控制中心、智能电表、信息控制系统、TD-LTE通信系统、射频处理装置、集中器和采集器。本发明采用了TD-LTE技术，可采用灵活的上下链路配置方案，下行峰值速率可以达到80M，上行峰值速率可以达到20M，可提供64Kbps的全双工信道。采用了扁平化的网络架构，能够保证数据的高速传输，系统反应时间短，以及安全性高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力系统用电信息采集技术，尤其涉及一种基于TD-LTE无线宽带的新型用电信息采集系统。
背景技术
目前，国家电网公司提出了智能电网的概念，智能电网的构建需要用电信息采集系统具备大容量、高速率、多业务且具有自愈功能的特性，这就对用电信息采集系统提出了新的要求；用电信息采集系统可分为骨干层和接入层两部分，目前的接入层的通信方式主要采用工业以太网、电力线载波、无线通信网等；工业以太网为有源设备，不具备抗多点失效性，扩容成本高，且缺乏统一的产品标准，无法整体应用；电力线载波传输效率低，噪声干扰大，信号衰减严重，不适于信号远距离传输；无线通信网组网便捷，灵活，在其他领域已经得到大规模的应用，因此其可作为电力通信系统的一种有效地补充手段。
TD-LTE技术是我国提出的并拥有自主知识产权的一种下一代无线宽带通信技术，目前其标准和协议已经被国际上许多国家和地区所接受。作为下一代无线宽带通信的主流技术，LTE通常被业界称为4G技术，其主要的关键技术及优势是指网络架构更加扁平化，ENode B之间通过X2进行通信，ENB与MME/S-GW通过是S1接口进行通信，扁平化的结构适应了未来通信发展的需要，减少了系统反应时间，其频谱灵活，有灵活的带宽和双工方式；先进的天线技术，采用了OFDM和MIMO等关键技术，提供了更高的下载速率。
现有技术中，采用无线通信网的用电信息采集大多采用230兆或GPRS方式，这些采集方式存在传输效率低、采集周期长、信号衰减快、可靠性较差的问题。而且现有的无线通信网采集方案中，都只提供窄带信道，速率和带宽都不能满足智能电网对用电环节实时性、互动性业务的要求。
最近提出的利用EPON光纤专线网络采集用电信息方案，该方案虽然满足了智能电网对用电环节传输带宽的要求，但是，在大容量的居民区需要大量铺设光缆，还要利用到大量的ONU单元，增加了投入的成本，浪费了大量的光纤资源，而且对于居民区分散及偏远农村地区，从经济可行性上来看仍然不适用。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明的目的是：公开了一种基于TD-LTE无线宽带的新型用电信息采集系统。
本发明采用如下技术方案实现。
基于TD-LTE无线宽带的新型用电信息采集系统，包括电力通信控制中心和智能电表，在电力通信控制中心和智能电表之间还包括信息控制系统、TD-LTE通信系统、射频处理装置、集中器和采集器。
其中：所述集中器通过RS485或RS232串口与至少一个智能电表连接，采集智能电表记录的用户用电信息。
采集器与至少一个集中器通过宽带电力载波方式进行数据传输。
射频处理装置与少一个集中器通过TCP/IP局域网进行数据传输。
射频处理装置通过TD-LTE通信协议与TD-LTE通信系统进行数据传输。
信息控制系统通过TD-LTE通信协议与TD-LTE通信系统进行数据传输，对其负责管理的智能电表的用电信息进行汇集，并向电力通信控制中心发送。
所述电力通信控制中心与若干信息控制系统连接，接收各信息控制系统发送的信息并将控制信号通过信息控制系统、射频处理装置、集中器、采集器实现对集智能电表的控制和管理。
TD-LTE通信系统的主要功能是实现采集信息的无线传输和汇集作用。
本发明的有益效果是：由于采用了TD-LTE技术，可采用灵活的上下链路配置方案，下行峰值速率可以达到80M，上行峰值速率可以达到20M，可提供64Kbps的全双工信道，完全能够满足智能电网对信息采集系统的实时性、互动性、高速率、高可靠、低成本的数据传输要求。TD-LTE采用了MIMO,OFDM技术，采用了扁平化的网络架构，能够保证数据的高速传输，系统反应时间短，以及安全性高的特点，同时采用了8阵元智能天线，覆盖距离有保证，传输数据量大。同时充分利用现有资源、节省投资成本，也能够满足偏远农村地区建设智能电网的需要。
附图说明
图1实施例1的结构框图；
图2本发明的射频处理装置的结构框图；
图3实施例2的结构框图；
图1和图3中：1-电力通信控制中心；2-信息控制系统；3- TD-LTE通信系统；4-射频处理装置；5-集中器；6-采集器；7-智能电表；
图2中：401-射频处理单元；402-接口板；403-信号处理单元；404-存储器；405-协议控制单元；406-CPU。
具体实施方式
实施例1，参见图1，基于TD-LTE无线宽带的新型用电信息采集系统，包括电力通信控制中心1和智能电表7，其特征在于：在电力通信控制中心1和智能电表7之间还包括信息控制系统2、TD-LTE通信系统3、射频处理装置4、集中器5和采集器6。其中：所述集中器5通过RS485或RS232串口与至少一个智能电表7连接，采集智能电表记录的用户用电信息。
采集器6与至少一个集中器5通过宽带电力载波方式进行数据传输。
射频处理装置4与少一个集中器5通过TCP/IP局域网进行数据传输。
射频处理装置4通过TD-LTE通信协议与TD-LTE通信系统3进行数据传输。
信息控制系统2通过TD-LTE通信协议与TD-LTE通信系统3进行数据传输，对其负责管理的智能电表的用电信息进行汇集，并向电力通信控制中心1发送。
所述电力通信控制中心1与若干信息控制系统2连接，接收各信息控制系统2发送的信息并将控制信号通过信息控制系统2、射频处理装置4、集中器5、采集器6实现对集智能电表的控制和管理。
实施例2，参见图3，本实施例与实施例1的区别在于，用电信息数据的采集系统不一样：智能电表7将记录的用户用电信息直接通过RS485或RS232串口或TCP/IP局域网以电信号的方式传输给射频处理装置4，而不经过集中器5和采集器6。其余的处理部分和实施例1相同。
实施例3，参见图2，射频处理装置4包括射频处理单元401、接口板402、信号处理单元403、存储器404、协议控制单元405和CPU406，其中：射频处理单元401接收TD-LTE通信系统3和集中器5的信息并将其进行解调频，通过接口板402去掉载频后输入信号处理单元403，信号处理单元403将处理后的数据输入存储器404缓存，CPU406对存储器404中的数据进行处理，并将处理后的数据通过存储器404后，由信号处理单元403编码处理后，经接口板402由射频处理单元401向TD-LTE通信系统3和集中器5发送。
在本发明方案中，TD-LTE频率可以利用1800M，除掉上下频带的5M保护带宽，还有1790M-1800M的10M带宽可以利用；由于TD-LTE采用了8通道的智能天线，采用了MIMO及BeamForming技术，至少可以增加3db增益，大大增强了覆盖能力，在满足用户单边缘速率为64Kbit/s的情况下，密集城区的覆盖半径可以达到3KM，偏远农村地区可以达到20KM。
TD-LTE通信系统3包括LTE核心网、SDH本地传输网和基带处理单元BBU（室内基带处理单元）、RRU（射频拉远模块），ENode B （BBU+RRU）与核心网（MME/S-GW）之间通过SDH本地传输网连接。
本发明的系统的完整工作过程是：
智能电表7记录用户的用电信息，采集器6就通过RS485串口或RS232串口采集智能电表7记录用户的用电信息，采集器6通过宽带电力载波技术PLC将收集到的各个智能电表7的信息传送到集中器5，集中器5通过TCP/IP局域网协议与射频处理装置4进行数据传输，射频处理装置4接收到的电信号经过信号处理单元403进行信号处理，然后发送到存储器404进行缓存，协议控制单元405通过空中接口协议与RRU建立无线信令链路连接，然后根据TD-LTE通信方式分配的上行时隙链路，通过射频处理单元401将数据发送至RRU，RRU把收集到的各个射频处理装置4的信息通过馈线或光纤传送设备传送到BBU，BBU对收到的信息进行信号处理和数码变换后转换成光信号，然后通过本地传输网SDH设备传送到核心网MME/S-GW，核心网经过前置交换机等电力通信网最终将采集到的信息传送到电力通信控制中心1。
Claims (3)
1.基于TD-LTE无线宽带的新型用电信息采集系统，包括电力通信控制中心（1）和智能电表（7），其特征在于：在电力通信控制中心（1）和智能电表（7）之间还包括信息控制系统（2）、TD-LTE通信系统（3）、射频处理装置（4）、集中器（5）和采集器（6），其中：
所述集中器（5）通过RS485或RS232串口与至少一个智能电表（7）连接，采集智能电表记录的用户用电信息；
采集器（6）与至少一个集中器（5）通过宽带电力载波方式进行数据传输;
射频处理装置（4）与少一个集中器（5）通过TCP/IP局域网进行数据传输;
射频处理装置（4）通过TD-LTE通信协议与TD-LTE通信系统（3）进行数据传输；
信息控制系统（2）通过TD-LTE通信协议与TD-LTE通信系统（3）进行数据传输，对其负责管理的智能电表的用电信息进行汇集，并向电力通信控制中心（1）发送；
所述电力通信控制中心（1）与若干信息控制系统（2）连接，接收各信息控制系统（2）发送的信息并将控制信号通过信息控制系统（2）、射频处理装置（4）、集中器（5）、采集器（6）实现对集智能电表的控制和管理。
2.根据权利要求1所述基于TD-LTE无线宽带的新型用电信息采集系统，其特征在于：所述射频处理装置（4）包括射频处理单元（401）、接口板（402）、信号处理单元（403）、存储器（404）、协议控制单元（405）和CPU（406），其中：射频处理单元（401）接收TD-LTE通信系统（3）和集中器（5）的信息并将其进行解调频，通过接口板（402）去掉载频后输入信号处理单元（403），信号处理单元（403）将处理后的数据输入存储器（404）缓存，CPU（406）对存储器（404）中的数据进行处理，并将处理后的数据通过存储器（404）后，由信号处理单元（403）编码处理后，经接口板（402）由射频处理单元（401）向TD-LTE通信系统（3）和集中器（5）发送。
3.根据权利要求1所述基于TD-LTE无线宽带的新型用电信息采集系统，其特征在于：所述电力通信控制中心（1）和信息控制系统（2）通过TD-LTE无线宽带或互联网进行数据传输。
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